В органическом мире с его разнообразием химических веществ, делящихся на различные классы, имеются вещества, которые занимают особый класс в химии. Эти вещества – полимеры. Слово «полимеры» - греческого происхождения и означает поли - много, мерос – части, то есть органические вещества, состоящие из множества частей (сотен, тысяч, десятков тысяч частей). Конечно же, для полимеров характерны большие и очень большие молекулярные массы, что дало им ещё одно широко распространённое название – высокомолекулярные соединения. На страницах сайта Занимательная химия Вы можете найти подробные описания представителей этого класса органических веществ: это и белки, и полисахариды, и нуклеиновые кислоты, а также полиэтилен, каучук, пластмассы, поливинилхлорид и т.д. Полимеры состоят из отдельных мономеров, то есть, как уже говорилось, составляющих частей. Эти части являются остатками молекул других веществ. Число таких остатков молекул в молекуле полимера может быть огромно (от сотен до нескольких десятков тысяч). Такая цепочка, представляет собой звенья полимера. Степень полимеризации определяется числом таких звеньев (остатков молекул, входящих в полимер). Множество звеньев и разнообразие полимеров, конечно же, не могут иметь одинаковое пространственное строение (или одинаковую форму молекул). Если, к примеру, взять одну часть (или одно составляющее звено за букву «М», то можно различить такие формы: линейная форма ... -M-M-M-M-M-M-M- ... , в которой каждое звено имеет связь с 2-мя соседними звеньями;

другая форма – разветвлённая, когда молекулы цепи связаны с другими молекулами (образуется тройные или четверные связи);

ещё одна форма – сетчатая, представляющая строение полимера в виде сетки

Среди всего разнообразия полимеров встречаются и так называемые - несимметричные полимеры (например, СН₂=СН—X, где X — любая другая часть другой молекулы), среди которых имеются нерегулярные и регулярные полимеры, которые различаются по способу чередования звеньев, например

Все полимеры можно разделить на искусственно получаемые, то есть синтетические полимеры, которые синтезируются человеком путём направленных химических реакций из нефти и газа и других ископаемых. К синтетическим полимерам относятся, например, полистирол и полиэтилен. Другие - природные полимеры получаются в результате синтеза, происходящего в клетках живых организмов - растений и животных. К природным полимерам относятся целлюлоза, крахмал и др. Те и другие полимеры могут иметь как аморфное строение, так и кристаллическое.

Особенностью многих полимеров может быть отсутствие чётко установленной температуры плавления, что сильно отличает их, например, от металлов. При нагревании высокомолекулярные соединения размягчаются и легко поддаются деформации. Такое свойство дало полимерам ещё одно название - пластмассы. Пластмассы имеют малую плотность, то есть очень лёгкие, легче, чем самые лёгкие металлы, но некоторые из них по прочности не уступают чугунам (сплав железа и углерода). По химической активности многие полимеры стойки к любым кислота, щелочам и другим едким веществам, что делает их отличным конструктивным материалом.

Многие знают, что пластмассы - прекрасные диэлектрики, что позволяет их использовать во многих отраслях хозяйства.

Полимеризация

Процесс, в результате которого молекулы сложных органических веществ выстраиваются в длинные цепи, называется полимеризацией Процесс полимеризации характерен для алкенов и диенов, молекулы которых имеют более, чем одну химическую связь, то есть не для предельных углеводородов (у предельных углеводородов- только одна химическая связь).

Существуют 2 механизма протекания полимеризации:

- радикальный механизм полимеризации - относится к веществам, молекулы которых при нагревании разрушаются (распадаются на составляющие) на свободных радикалы. Свободные радикалы - это не молекулы, а лишь их часть, обладающая очень высокой химической активностью из-за наличия в ней свободных связей. Такие радикалы прикрепляются к молекулам других веществ, вызывая при этом появление новых и новых радикалов. Таким образом, образуются большие органические молекулы и гигантские радикалы. Среди таких примеров могут быть органические пероксиды вида R-O-O-R, (где R- различные радикалы), азосоединения (R-N=N-R), а также кислород. Реакция полимеризации может быть вызвана различными внешними воздействиями, например гамма-излучением или ультрафиолетовым лучом. Рост молекул полимера можно ограничить искусственным способом, если, например, радикал, который собирает к себе молекулы и другие радикалы, случайно соединится с радикалом или молекулой, образующей малоактивный радикал.

- ионная полимеризация - ещё один механизм образования полимеров. Для протекания ионной полимеризации первоначально необходимо из большой органической молекулы (макромолекулы) получить реакционноспособные ионы (анионы и катионы). В зависимости от типа (катионной или анионной) полимеризации реакция проходит при низких температурах в присутствии бора, хлорида алюминия и неорганической кислоты (это катионная полимеризация). Для анионной полимеризации требуется амиды и щелочные металлы, способные превращать отдельные органические молекулы в химически активные анионы (часть молекул со свободной связью), которые в последствие способны образовывать большие молекулы полимера.

Процесс полимеризация различных молекул требует различные условия, например, стирол способен полимеризоваться на открытом воздуха при обычных условиях, другим - требуются специальные катализаторы, третьим - температурный режим и высокое давление.